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什么是文氏桥振荡器?

发布时间:2013-01-06

文氏桥振荡器的简介

文氏桥振荡器又叫RC桥式正弦波振荡器,是低频振荡器中最常见的一种电路。以RC串并联网络为选频网络和正反馈网络、并引入电压串联负反馈,两个网络构成桥路,一对顶点作为输出电压,一对顶点作为放大电路的净输入电压,就构成文氏桥振荡器。优良的高输入阻抗,高压摆率,和高电压运算放大器CA3140 素质,使其适合文氏桥正弦波振荡器。


文氏桥振荡器
 
文氏桥振荡器使用的元件只需电阻、电容,而不需要难于制作的电感元件,且波形比较好,故得到广泛应用。

文氏桥振荡器的优点

文氏桥振荡器不仅振荡较稳定,波形良好,而且振荡频率在较宽的范围内能方便地连续调节。

文氏桥振荡器的原理

从电路构成看,电路由两个“桥臂”构成,R1、RF构成负反馈桥臂,并联RC网络和串联RC网络再串联构成正反馈桥臂。也就是说,文氏桥振荡器既有正反馈,又有负反馈。

我们知道,正反馈电路是不稳定系统,那么,整个电路到底表现为正反馈,还是负反馈呢?这要取决于正反馈和负反馈哪个占“上风”!

负反馈增益为A1=1+RF/R1

正反馈增益A2(jf)=1/(3+j(f/f0-f0/f))

总增益A(jf)=A1*A2(jf)=(1+RF/R1)/(3+j(f/f0-f0/f))

上式中f0=1/2πRC,先定性分析:

频率无穷低时,即f趋于0时,f0/f趋于无穷大,总增益趋于零。

频率无穷高时,即f趋于∞时,f/f0趋于无穷大,总增益趋于零。

直观判断,是一个带通网络,事实上,的确如此,并且增益的峰值出现在f=f0

此时A(jf)=(1+RF/R1)/3

即:A(jf)是实数,也就是说,频率为f0的信号经过环路一周后,其相移为0°。

RF/R1的值不同时,电路出现下述三种情况:

a、A<1时,假如电路有一个扰动,扰动每经过环路一次,信号被衰减,负反馈占“上风”,电路是稳定系统,最终扰动趋于零。

b、A>1时,假如电路有一个扰动,扰动每经过环路一次,信号被放大,正反馈占“上风”,电路是不稳定系统,出现幅度不断增大的振荡。

c、A=1时,负反馈与正反馈“旗鼓相当”,电路为中性的稳定状态,出现扰动时,频率为f0的信号分量维持原有大小,无限的持续下去。

显然,上述电路还会有问题,首先,实际不可能做到A=1,其次,振荡器的输出幅值不可控。为此,最好是开始时,振荡幅值足够大之前,A>1,振荡幅值达到预定的幅值之后,A=1,显然,这样的电路,需要加入一些非线性环节。

下述电路就是这样的电路:


文氏桥振荡器

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